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"Méthode et appareil pour recuire les articles de verrerie. "
La présente invention est relative à. la pratique du recuit des articles de verrerie et particulièrement aux fours-tunnels au travers desquels les objets en verre se déplacent sur un transporteur sans fin, tandis qu'ils sont soumis à. l'intérieur du tunnel à des températures variables.
Dans le recuit industriel des objets en verre on fait passer habituellement ces derniers, lesquels sont ois- posés en rangées longitudinales, cote a côte sur un trans- porteur métallique, à travers un passage chauffé à. la tem- pérature du rouge sombre à l'entrée, et jusqu'à 20 à 25 %
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de sa longueur, la température décroissant graduellement vers l'extrémité de sertie à.
mesure qu'on s' approche de la température extérieure, Un tel appareil est connu sous le nom de four-tunnel, ou "tunnel leur". Dans la pratique usuelle au recuit dans-do tels fours la première phase est destinée a égaliser la température dans chaque objet en verre en le réchauffant environ au rouge sombre, ou tout au moins jusqu' à le rendre suffisamment plastique pour faire disparaître les tensions intérieures. L'objet est ensuite refroidi graduellement à travers le tunnel.
Dans les fours usuels ci-dessus décrits le trans- porteur peut être compose d'une série de plaques ou de tôles portées par des chaînes. Quelle que soit la cons- truction ae ce transporteur il est forcément à une certai- ne distance du sol du tunnel, et l'espace compris entre le transporteur et le sol forme un carneau au travers du- quel l'air passe dans une direction ou dans l'autre, et dans lequel circulent constamment des courants de convec- tion.
On n'a jamais eu l'idée de contrôler ou de règler le courant d'air existant entre le transporteur et le sol et comme les fours-tunnels sont généralement horizontaux, le courant d'air longitudinal au-dessous du transporteur se trouve soumis des variations constantes au cours de l'opération par suite des circonstances extérieures parmi lesquelles la direction du vent.
La position horizontale du four-tunnel a le même inconvénient en ce qui concerne le courant d'air existant dans l'espace surmontant le transporteur, c'est-à-dire qu'on peut avoir à un certain moment un tirage à la sortie
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du tunnel, et à, un autre moment un refoulement ce qui rend impossible le traitement uniforme des objets en verre.
On voit donc que les dispositifs employés jusqu'à. présent produisent nécessairement des courants d'air non contrô- les à des températures elles-mêmes non contrôlées, ce qui nuit à l'uniformité de l'opération continue de recuit et empêche de soumettre les objets d'une même rangée transversale sur le transporteur aux mêmes conditions de température.
De tain fours nécessitant une granae quantité de combustible. De plus le recuit obtenu dans ceux-ci est fréquemment incertain et incomplet, non seulement à cause du contrôle imparfait du chauffage initial et de la ici de refroidissement consécutif des objets, mais encore aux différences considérables de température exis- tant entre les différents points d'une même section ou zone transversale du tunnel.
Ceci produit une différence trop grande de température entre les différentes portions d'un même article et les différents articles d'une même rangée transversale pendant que les articles s'avancent dans le tunnel. Dans ces conditions, en vue de recuire les différents articles même dans les conditions de tempé- rature les moins favorables on a dû employer une vitesse de refroidissement extrêmement lente. Même avec cette vi- tesse lente de refroidissement ces conditions de chauffa- ge tendent toujours à rendre le recuit imparfait.
De plus les transporteurs du type mentionné étaient généralement d'une construction métallique rigide. Etant donné la grande quantité de métal constituant un trans- porteur de ce type sa capacité calorifique est très éle-
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vée et nécessite par conséquent non seulement une grande consommation de combustible peur chauffer le transporteur à l'entrée du tunnel à une température suffisante pour que les objets déposés dessus ne cassent pas, mais le transporteur se refroidit si lentement pendant la période de refroidissement, qu'une grande quantité de chaleur est entraînée à une distance considérable dans le tunnel, ce qui nuit -oeaucoup au réglage de la température.
Le plus un transporteur rigide de ce type est soumis à. des dé- formations importantes par suite des changements conti- nuels de température, ce qui produit un gauchissement de la surface du transporteur sur laquelle sont disposés les articles, gauchissement qui peut être tel qu'il de- vient difficile de placer les objets debout et que ceux- ci tombent fréquemment et se brisent, durant leur passa- ge aans le tunnel.
Si toutes les portions d'un article en verre sont pendant le recuit, amenées à une température de recuit uniforme et sont maintenues à cette température un temps suffisant pour faire disparaître les tensions intérieures, et si le refroidissement subséquent est maintenu uniforme pour toutes les portions d'un même article, celui-ci est refroidi et recuit d'une façon parfaite,ce qui est im- possible dans les fours usuels. Cette condition idéale pour le recuit permet de recuire et de refroidir l'article dans un temps minimum comme par exemple, avec, certaines espèces d'objets, en moins d'une heure, alors que dans l'ancien système il fallait deux heures et demie, à cinq heures. Plus on se rapproche de ces conditions idéales, plus le'recuit sera efficace et parfait.
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Les différents objets de la présente invention sont :
1.- Produire un meilleur recuitdes où jets de verrerie, économiser le plus possible le combustible et le temps nécessaire pour le recuit, et de façon plus con- crète de créer dans l'espace au travers duquel les objets de verrerie se déplacent de façon continue sur un trans- porteur) des conditions qui se rapprochent le plus possi- ble des conditions de recuit idéal ci-dessus mentionnées.
2.- Régler les courants d'air qui existent au- dessus et au-dessous du transporteur et, ainsi qu'on l'a déjà. dit, n'ont jamais été réglés.
3.- Contrôler les courants de convection locaux à l'intérieur du tunnel et les utiliser pour produire l'état thermique voulu pour les objets à recuire et peur produire dans tout article ou rangée transversale d'ar- ticles, une température aussi uniforme que possible.
4.- Réaliser un four-tunnel composé de sections ayant des dimensions standard, qui puissent être dispo- sées bout à, bout pour obtenir une longueur de four quel- conque et qui sont montées sur des dispositifs anti- friction, afin de permettre au tunnel de se dilater en bloc dans le sens longitudinal, suivant les changements de température.
5.- Réaliser un four-tunnel dans lequel les agents de chauffage et de refroidissement circulant dans leurs carneaux respectifs adjacents au tunnel, soient mis en mouvement dans ces carneaux par aspiration de façon à les empêcher de pénétrer dans le tunnel par des fentes ou cre- vasses qui peuvent exister entre les carneaux et le tun- nel, ces courants de chauffage et de refroidissement ris-
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quant de déposer sur les objets à recuire des produits de combustion et de détruire la régularité de la température dans le tunnel en y établissant des points ou zones chau- des ou froides, lesquels sont difficiles à situer et gê- nent considérablement le recuit régulier des objets.
6.- Réaliser un four ayant les caractéristiques ci-dessus, équipé avec un transporteur sans fin de faible capacité calorifique, et de préférence à, claire-voie tel qu'un tissu de fil métallique flexible, ce façon à faci- liter l'échange de température entre le transporteur et le milieu environnant, et également entre les articles de ce milieu de façon à réduire, non seulement la quantité de combustible consommé pour amener le transporteur à la température voulue, mais également les difficultés ren- contrées dans le réglage de la température dans toute la longueur du tunnel. D'autres objets de l'invention concernent différentes caractéristiques de l'invention qui seront énumérées ci-dessous.
Pour réaliser les différents objets ci-dessus le four est muni d'un certain nombre de carneaux infé- rieurs, s'étendant longitudinalement au-dessous du sol du tunnel, et d'un certain nombre de carneaux supérieurs, s'étendant longitudinalement au-dessus du tunnel, tous ces carneaux étant pourvus d'ouvertures en communication avec l'atmosphère extérieure réglées par des registres. et disposées en différents points de sa longueur.
Les gaz chauds passent dans les carneaux infé- rieurs depuis l'extrémité d'entrée du tunnel jusqu'à son extrémité de sortie, de sorte que la température des gaz et par suite la température du sol du tunnel dans toute sa longueur, est réglée volante en ajustant les registres
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dans lesdits carneaux afin de diluer le gaz avec plus ou moins d'air extérieur en des points déterminés.
L'air de refroidissement traverse les carneaux supérieurs dans une direction opposée a celle du courant de gaz chauds, et le refroidissement de l'air est égale- ment réglé en vue de contrôler la température du dessus du tunnel dans toute sa longueur, en ajustant les regis- tres dans ces carneaux pour permettre à l'air de s'échap- per à l'atmosphère extérieure en plus ou moins grande quantité et en des points déterminés.
En ajustant de façon convenable les registres à. la fois dans les carneaux supérieurs et inférieurs les températures au-dessous et au-dessus du tunnel peuvent être réglées indépendamment, de façon à contrôler la circulation de courants de convexion locaux dans le tun- nel et également de distribuer uniformément la tempéra- ture transversalement au tunnel.
Les articles de verrerie se déplacent dans le tunnel sur un transporteur sans fin composé de préférence d'un tissu flexible en fil métallique et dont le brin qui porte les objets à recuire repose directement sur le sol plat du tunnel. Etant donné le faible poids et la construction à claire-voie du transporteur, celui-ci n'a qu'une faible capacité calorifique etse met rapide- ment aux températures variables des milieux qu'il tra- verse successivement.
Le plafond ou parci supérieure du tunnel est construit de préférence d'un certain nombre de pièces en fonte de dimensions sensiblement égales, interchangeables, et pourvues de plusieurs nervures parallèles longitudi- nales ayant une section sensiblement en "V". ces nervu-
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res forcent les carneaux de refroidissement ci-dessus mentionnés pour le passage de l'air de refroidissement le long du plafond du tunnel et elles forment en même temps un plafond ayant une grande surface de rayonnement en comparaison' de -la largeur du tunnel.
L'angle formé par les côtés- des nervures est tel que la chaleur réfléchie par lourdsurfaces se disperse transversalement, lorsque ces surfaces sont a une tempé- rature supérieure à celle des articles de verrerie, et que la chaleur rayonnant transversalement des articles de verrerie se trouve absorbée lorsque ces articles sont à une température supérieure à celle de ces surfaces.
Dans les dessins annexés :
La figure l est une coupe verticale longitudinale schématique d'un four suivant l'invention.
La figure 2 est une vue à plus grande échelle de l'extrémité avant ou d'entrée du four, en partie en coupe verticale longitudinale et en partie en élévation latérale.
La figure 3 est une vue analogue d'une autre por- tion du tunnel, montrant les ouvertures munies de regis- tres qui règlent la température dans les carneaux de chauffage et de refroidissement, et aussi le support anti-friction pour le tunnel.
La figure 4 est une coupe verticale longitudinale d'une autre portion du tunnel, montrant plus en détail et en coupe la construction du tunnel.
La figure 5-' est une coupe verticale longitudinale de l'extrémité arrière ou de sortie du tunnel, montrant le dispositif aspirateur et le mécanisme de commande du registre pour ..régler les courants produits.
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La figure 6 est une élévation latérale avec arra- chement partiel de la table de sortie des objets et du mécanisme de commande du transporteur.
La figure 7 est une coupe horizontale suivant la ligne 7-7 de la figure 2 et montrant la construction inte- rieure du foyer.
La figure 8 est une coupe verticale transversale suivant la, ligne 8-8 de la figure 2 et représentant la, disposition transversale du tunnel et du foyere
La figure 9 est une coupe verticale transversale
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suivant la ligne y-9 de la figure 4, et représentant 811 coupe la construction des ouvertures contrôlées par des registres dans les carneaux de chauffage et de refroidisse- ment
La figure 10 est une vue analogue à la figure suivant la ligne 10-10 de la figure 5 et montrant les car- neaux qui établissent la communication entre les carneaux
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ctta chauffage 01 le ait:J.fH;,a1tif. aspirateur*
La figure il est une section verticale transversa- le suivant la ligne 11-11 de la figure 6 et montrant la constructicn du mécanisme pour retendre le transporteur sans fin lorsqu'il s'est allongé.
La figure 12 est une coupe partielle horizontale
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de l'un ûen joints dû dilatation du ravêtoment oxt0riour du tunnel.
La figure 13 est une vue en coupe horizontale partielle de l'un des joints entre les sections adjacen- tes constituant le mur,latéral du tunnel.
La figure 14 est une vue en plan partielle mcn- trant la courroie du transporteur en tissu de fil métal- lique et
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Là figure 15 est une vue schématique montrant une courroie de transporteur composée de secticns tissées alternativement à. droite et à. gauche.'
Un four suivant la présente invention comprend ainsi qu'il est représenté schématiquement à la figure 1, un tun- nel A, un foyer B disposé au-dessus de l'extrémité d'en- trée du tunnel; un certain nombre de carneaux de chauf- fage C en communication avec le foyer et qui s'étendent longitudinalement au-dessous du tunnel; un certain nombre de carneaux de refroidissement D, s'étendant, longitudina- lement au-dessus du tunnel; un dispositif produisant le tirage 1 en l'espèce un ventilateur d'aspiration :
en com- munication avec les carneaux de chauffage et de refroi- dissement ; une table de sortie F disposée à l'extrémité de sortie au tunnel ; un transporteur sans fin G constitué par un tissu flexible en fil métallique, le brin qui porte les articles de verrerie traversant le tunnel et la table de sortie et le brin de retour revenant vers l'extrémité d'entrée, du tunnel au-dessous du four ; un mécanisme de commande du mouvement du transporteur H.
Les différentes sections du tunnel sont disposées bout à bout et reliées ensemble de façon rigide au moyen d'un bâti qui consiste en deux poutres longitudinales en "U", 1 et des poutres transversales en "U" 2, qui sont a leur tour supportées par des piédroits ou vérins 3. Le tunnel est légèrement incliné vers le bas depuis l'extré- mité chaude ou d'entrée, jusqu'à, l'extrémité froide ou de sortie, pour permettre à l'air de circuler dans le tun- nel dans une direction opposée à celle du m.ouvement des articles. ce courant d'air au travers du tunnel est de préférence strictement suffisant pour empêcher une rentrée d'air froid à l'extrémité chaude du tunnel sans exercer nécessairement un refroidissement important des articles.
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Un tel refroidissement par ce courant d'air longitudinal peut être employé si on veut, dans une certaine mesure, à. condition que les courants de convection transversaux locaux brisent suffisamment ce courant longitudinal afin d'éviter que l'air ne forme des couches étagées à. différen- tes températures. A ce point de vue les courants de con- vection locaux se dépla.çant transversalement par rapport au courant longitudinal} faciliteront le refroidissement par le courant longitudinal tout en tendant à prcduire une température uniforme dans tcute une zone transversale du tunnel.
Chaque section du tunnel est de préférence en fon- te et comprend un fond 4, des côtés 5 et une plaque su- périeure 6. Les fonds 4 de ces sections sont creux, étant fermés de plusieurs conduits parallèles longitudinaux 7, qui lorsque les sections sont disposées bout à. bout cons- tituent les carneaux de chauffage 0.
La longueur des con- duits 7 est inférieure à celle des sections, de façon à. laisser entre les passages 7 des orifices 7a, qui assu- rent l'équilibrage des courants des gaz dans tous les car- neaux Ce
L'extrémité d'entrée du fond 4 de la première sec- tion du tunnel est boulonnée de façon rigide comme indi- qué en 8, figure 2, à l'extrémité arrière d'une boite 9 qui est boulonnée à, son tour de façon rigide en 10 aux poutres en "U" 1, du bâti du tunnel et qui constituent l'extrémité avant des carneaux de chauffage C. L'extré- mité avant du fond 4 de chacune des sections successi- ves du tunnel est boulonnée vers l'extrémité arrière du fond de la section précédente comme indiqué en 11 à. la figure 2.
L'extrémité antérieure de chacun des fonds 4
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est supportée par des galets 12 qui se meuvent sur des rails 13 montés sur les poutres 1. L'extrémité pcsté-
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ri.ware do la. boite i ot lou L1X.tl'ullli L8u 1.)c,uurieuroo de chacun des fonds 4 sont munies de sièges 14, permettant un emboîtement télescopique avec des rebords 15 aux ex- trémités antérieures de chacun des fonds 4, Les joints ainsi formés entre les différents fonds sont garnis d'un ciment réfractaire approprié de façon à empêcher 'les fui- tes des gaz, entre les carneaux de chauffage C et le tun- nel, et le dépôt de charbon, dans les parties chaudes, dont il a été parlé ci-dessus, et à empêcher également les fuites d'air de l'atmosphère extérieure dans les car- neaux de chauffage,
ce qui nuirait au réglage de la tempé- rature dans ces carneaux.
Les cotés 5 des différentes sections du four sont
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boulon née s au fond 4 correspondant comme indiqué en 16 et leurs arêtes antérieures sont munies de rebords 17 (figure 13) qui recouvrent les arêtes postérieures des côtés correspondants de la section précédente.
Les plaques supérieures 6 de toutes les sections du tunnel sont supportées par les côtés 5 et portent, un certain nombre de nervures longitudinales 18 constituant le plafond du four et ayant une surface rayonnante rela- tivement étendue par rapport a. la largeur au tunnel.
L'angle formé par les faces de ces nervures 18 est tel que ces faces réfléchissent la chaleur vers le bas dans une direction inclinée sur la verticale et qu'elles ab- sorbent la chaleur qui rayonne de points situés en de- hors de la. verticale tendant ainsi à égaliser la tempé- rature transversalement dans le four.
Sur environ le tiers de la longueur du four, en commençant par l'extrémité d'entrée, les plaques supé-
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rieures 6 ont la forme représentée à la figure 8 tandis que sur le restant de sa longueur les plaques 6 ont la forme représentée à la figure 9, c'est-à-dire qu'elles forment plusieurs conduits longitudinaux parallèles qui, lorsque les plaques sont disposées bout à bout, consti- tuent les carneaux de refroidissement D.
Le four est chauffé par un brûleur 20 qui projette une flamme au travers d'une ouverture 21 dans une chambre de combustion 22 du foyer B (figure 7). La flamme prove- nant du brûleur, lorsqu'elle entre dans la chambre 22, vient d'abord frapper contre une chicane 23, qui la ren- voie dans la direction indiquée par les flèches de la fi- gure 7. De la chambre 22, les produits de la combustion passent par une ouverture 24 pratiquée vers l'avant dans
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un uur 25 c3t (le 1,, dans une chambre dc tciûl,.;0 2cr dans laquelle ils rencontrent une chicane 27, qui les renvoie vers l'arrière pour les distribuer latéralement dans tou- te la chambre.
L'orifice 28 (fig. 8) fait communiquer . l'atmosphère extérieure et la chambre 26 directement avec
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(le in o1IjCl,11P ?¯7 et fait pénétrer de l'nir nui se dilue aux produits de combustion lorsqu'ils pénètrent dans la chambre 26. La quantité d'air passant a.u travers de l'orifice 28 peut être réglée par un registre 29 dis- posé sur le côté du foyer.
La chambre de combustion 22 et la chambre de me- lange 26 sont toutes deux revêtues.de matières refractai- res 30 et d'une couche de briques isolantes à. la chaleur
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ji ,Jtlt,u"rutJlJ Ü'UfJ.8 1IJ!\.t10r isolante ot j,>U.LVt:.l.'UÜltll'.13 ji? telle que du Kieselguhr ou autre. cet ensemble est main- tenu à. l'intérieur d'une armature métallique 33 qui est montée sur des piédroits ou vérins 34 de -,hauteur réglable et qui constituent le support antérieur des poutres en "U" 1.
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produits de la combustion passent de la chambre 26 par des ouvertures espacées 35, ménagées dans la paroi antérieure de la chambre 26 pour se rendre dans une boite 3o servant à l'équilibrage des courants, puis se dirigent vers le haut dans une boite 37, et enfin dans la boite 9 qui forme l'extrémité avant des carneaux de chauffage C, Des tubes 38 permettent l'admission d'air de l'atmosphère extérieure dans la boîte 36. Ces tubes sont munis de bouchons 39 dans lesquels sont pratiquées des ouvertures d'entre d'air, ces douchons pouvant, être Individuellement remplacés par d'autres bouchons ayant des ouvertures ;plus ou moins grandes pour faire varier la quantité d'air ad- mise dans la boite 36 et obtenir une distribution égale des courants de gaz transversalement aux carneaux.
Les ouvertures de ces bouchons peuvent être également utili- sées pour examiner l'état de la combustion dans le foyer Un registre 40 est disposé dans la boite 37 afin de ré- gler la quantité de gaz traversant le foyer B et les car- neaux C.
Les gaz chauds et l'air de refroidissement sont aspirés aans leurs carneaux respectifs C et B à une pres- sion inférieure à la pressicn atmosphérique par un dis- positif aspirateur commun E, comprenant un ventilateur d'aspiration 41 commandé par un moteur et qui est monté au-dessus du four près de l'extrémité de sortie de celui-ci, Ce ventilateur communique avec un tambour 42, qui, à. son tour communique' avec deux carneaux verticaux 43 dispo- sés sur chacun-'des côtés du four.
Ces carneaux communiquent à leur extrémité inférieure avec un carneau transversal 44 disposé au-dessous du tunnel, de carneau transversal, étant en communication avec chacun des carneaux de chauf- fage C grâce à un carneau 45 disposé axialement et incliné
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vers le haut ( figure 5 ) . Le carneau 45 est muni d'un registre 46 qui peut être actionné conjointement avec le registre 40 pour permettre le contrôle du courant dans les carneaux de chauffage, au moyen d'une tige 47 qui se visse dans un volant 48.
Le tambour 42 du dispositif de tirage communique également avec les carne aux de refroidissement D a la partie supérieure du four par l'intermédiaire d'un ccn- duit longitudinal 49 disposé au-dessus du four et com- muniquant en certains points avec l'ensemble aes car- neaux de refroidissement D au moyen de chemines 50 (figures 3 et 4).. Ces .cheminées sont munies de registres 51 qui peuvent être actionnes séparément pour régler la, quantité d'air de refroidissement traversant les carreaux de refroidissement et également pour régler les courants individuels dans chaque carneau.
on voit à la figure 1 que l'air de refroidissement pénètre dans le carneau D à l'extrémité de sortie du four et traverse les ca,rneaux D dans la direct! en opposée à, celle parcourue par les gaz de chauffage dans les carneaux C.
Un registre 52 est également prévu sur la conduite 49 ainsi qu'il estreprésenté à la figure 5 et peut être actionné pour régler le passage de l'air de refroidisse- ment dans le carneau au moyen d'une tige 53 qui se visse dans un volant de manoeuvre 54,
Les températures dans les carneaux 0 peuvent être réglées en admettant de l'air extérieur dans ces carneaux par un certain nombre de cheminées 55 disposées en cer- tains points sur la longueur de ces 'carneaux.
Des régis-' très 56 montés sur ces cheminées 55 permettent de régler
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la quantité d'air de dilution admise dans les carneaux de chauffage et± de régler individuellement l'admission de ces quantités d'air additionnelles, de façon à. obtenir
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la ohutu ou courbo dos tC3lt'n-rx;,tülkks C,3ki,r7 dans ooti oor- neaux. Les registres 51 et 56 sont munis de manettes de commande 57.et 58 respectivement, se déplaçant devant des secteurs gradués 59 et 60 grâce auxquels l'ouverture de ces registres peut être déterminée avec précision.
Les extrémités arrières des carneaux de chauffage C, sont fermées comme indiqué en 60a à la figure 5 et, citant donné que les carneaux 43 communiquent. avec les carneaux C en avant de la dernière cheminée 55 de ces carneaux, l'air de refroidissement traversera les car- neaux C vers l'avant .sur une petite distance le long de l'extrémité de sortie du four à, l'endroit où. il y a lieu d'activer le refroidissement des articles de verrerie.
En réglant de façon convenable les registres 51 et 5b dans les cheminées 50 et 55 respectivement on peut ob- tenir dans les carneaux C et B les courbes de tempéra- ture voulues ainsi que dans les parties du four voisines de ces carneaux .:Autrement dit, la forme des courbes de température obtenues.en portant les températures en
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ordonnées et les longueurs du four en abci:ses'.à.. la fois dnrlb .1.4k3 t7'XlklE,lLl, 00 (3llU4l;C:Èï,.4) i t llcLCliJ 7.'tt! l:al'!1l1ÜUJt du refroidissement, est déterminée par le nombre et la. dis- position des registres qui sont ouverts à l'atmosphère et par le degré d'ouverture de ces registres.
Par exem- ple, plus la quantité d'air de dilution venant de l'atmos- phère qui peut pénétrer a l'extrémité avant, c'est-à-dire l'extrémité -la'plus chaude des carneaux de chauffage C, et venir refroidir les gaz qui y sont contenus, est pe-
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ti te, plus la distance sur laquelle la température sera influencée dans ces carneaux le long du four sera grande, plus la quantité d'air de refroidissement pouvant s'échap- per aux extrémités arrières, c'est-à-dire aux extrémités refroidies des carneaux de refroidissement D sera moindre et plus la distance parcourue par l'air de refroidisse- ment dans ces carneaux sera grande.
Il en résulte que si on règle la proportion suivant laquelle les gaz sont di- lues et refroidis dans les carnraux de chauffage par l'air extérieur, si on règle la quantitéd'air de refroi- dissement qui s'échappe des carnsaux de refroidissement D par les cheminées 50 et enfin. si on détermine la posi- tion exacte des registres, non seulement la, température résultante, au-dessus et au-dessous du tunnel, peut être réglée à volonté, mais les points ou zones au niveau des- quels les courbes de température présentent un minimum peuvent être déplacés le long du tunnel.
En, chauffant ainsi le sol du four peur produire des courants de convection se dirigeant vers le haut, et en refroidit, tant le dessus du four pour produire des courants de conention se dirigeant vers le bas et en re- glant indépendamment l'un de l'autre les degrés de chauf- fage et de refroidissement, le mouvement de convection de ces courants dans le four peut être réglé à volonté, ce qui rend pcssible l'obtention d'une température sen- siblement uniforme, du moins en ce qui concerne les arti- cles à recuire, dans une direction verticale et dans tcu- te section ou zone transversale du four-tunnel.
La quantité de chaleur rayonnée par la surface du four et des arneaux de chauffage à l'atmosphère est rendue minimum en entourant le four de matières isolantes à. la
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chaleur 61, sous forme de Kieselguhr ou autres. Cette matière est contenue, dans un revêtement extérieur com- prenant les parties suivantes : des plaques horizon- tales 62 qui sont supportées au-dessous du four par les poutres 1 et 2, des cornières 63 fixées aux côtés des fonds 4 et qui surplombent les rouleaux 12 (figure 9); des plaques latérales 64 fixées par leur arête .intérieure aux cornières 63 et espacées des côtés du tunnel par des boulons d'espacement 65 ;
et enfin des plaques supérieures 66 horizontales disposées au-dessus du tunnel à une cer- taine distance de celui-ci et qui sont fixées par leurs arêtes extérieures aux plaques latérales 64. Des joints de dilatation sont prévus entre les arêtes verticales des plaques latérales 64, chacun de ces joints comprenant une poutre en "U" 67,et une fourrure 68 fixée à une des plaques 64 sur laquelle peut glisser la portion de plaque latérale adjacente ( figure 12).
L'épaisseur de l'isolant 61 peut être réduite à mesure qu'on se rapproche de l'extrémité arrière du tunnel, ainsi qu'il est représenté à la figure 4, et cet isolant peut même être entièrement supprimé au voisinage de l'extrémité de sortie du tunnel, comme re- présenté à la figure 5.
La table de sortie F se compose d'un certain nombre de barres longitudinales parallèles 69 (figs. 6 et 11 ) supportées à leur extrémité avant par le bâti du four et ci leur extrémité arrière par le bâti 70 du mécanisme de commande H du transporteur. Des rouleaux 71 sont suppcr- tés par des barres[69 et distribués le long de celles- cide façcn à constituerun support peur le transporteur qui sort du tunnel et porte les articles de verrerie re-
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cuits. La table F a une longueur suffisante peur permet- tre , plusieurs personnes de se tenir côte à côte de part et d'autre de la table pour examiner les objets recuits et les enlever du transporteur G pour les emballer.
Le transporteur G et la table F sont suffisamment étroits pour permettre un accès facile de l'un ou l'autre des cotés de la table jusqu'aux objets disposés au centre du transporteur.
Le transporteur G comprend une courroie sans fin flexible et à. claire-voie dont le brin qui porte les ob- jets à, recuire repose à plat sur les plaques de fond 4 en fente qui constituent le sol du four-tunnel et sur les rouleaux 71 ae la table de sortie Fe La figure 6 montre plus clairement comment le transporteur à mesure qu'il avance au-dessus de l'extrémité de la table de sertie F passe sur un rouleau 72 monté dans des paliers du bâti 70 et retourne vers l'avant en passant sur un tambour 73 monté sur un arbre 74 pivotant dan le bâti 70.
En quittant le tambour 73 le transporteur passe autour d'un rouleau 75 disposé vers l'arrière et monté à ses extra- mités dans des paliers 76 glissant dans des coulisses 77,.' Le tambour 73 et le rouleau 75 sont munis d'un garnissage élastique empêchant le glissement 78 et 79 respectivement, en caoutchouc ou autre, de façon à assurer la traction de la courroie par un contact efficace. Le rouleau 75 estmaintenu en contact avec la courroie G au moyen de vis 80 qui se vissent dans les coulisses 77 et qui portent contre les paliers glissants 76.
Le tambour 73 et le rouleau 75 sont actionnés par une roue à chaîne 81 commandée de toute façon appropriée,.
La roue à chaîne 81 est montée sur un arbre 82 sur lequel est calée une-vis sans fin 83 engrenant avec une roue à.
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vis 83a, portée par l'arbre84. Un pignon 85 est égale- ment calé sur l'arbre 84 et engrène avec une roue dentée 86 d'un arbre 87, Un pignon 88 est également,cale sur l'arbre 87 et engrène avec-, une roue dentée 89 portée par le tambour 73.-La roue 89 engrène avec une roue dentée 90 fixée au rouleau 75 de sorte que le tambour et le rou- leau sont entraînes à la même vitesse périphérique
Le transporteur G après avoir passé autour du rou- leau 75 passe vers l'avant sous un rouleau 91 puis vers le haut et l'arrière sur un rouleau 92.
Le rouleau 92 est monté fou sur un axe 93 muni de roues dentées 94 à chaque extrémité et qui engrènent avec des crémaillères 94 fixées aux poutres 69. En faisant tourner l'axe 93 au moyen de la manivelle 95, le rouleau 92 peut être déplacé longitudinalement le long de la table F pour tendre la courroie du transporteur.
Du rouleau 92 la courroie passe vers le haut puis en avant sur un rouleau 96 monté sur les poutres 69, puis en avant au-dessous du tunnel ou elle est supportée en certains points-par des rouleaux 97 montés sur les pie- droits 3. A l'extrémité antérieure ou d'entrée du tunnel, le brin inférieur de la courroie du transporteur est por- té par des rouleaux 98 montés au-dessous du foyer B (fi- gure 2.)Après avoir quitté ces rouleaux la courroie remonte parallèlement a l'extrémité avant du foyer et passe sur un rouleau 99 adjacent à l'entrée du tunnel. Du rouleau 99 la courroie passe au-dessus de la boite 9 sous une pla- que de garde 100 et de là dans le four-tunnel.
L'extrémité d'entrée du tunnel est munie d'une por- te 101 montée dans des glissières 102 destinées à permet- tre sen déplacement vertical, cotte 'porte peut être sou-
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levée ou abaissée pour fermer la partie supérieure du tun- nel en laissant un espace suffisant pour permettre aux objets ae passer dessous, ce mouvement étant obtenu au
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mc'y JI)1 da tlgr'ij lU3 130 viauant nanti Was vol an ta lux mérita sur le bâti 105, Lorsque la porte a été placée à. la hau- teur voulue, elle peut être maintenue en position au moyen de vis 106 traversant les glissières 102.
L'extrémité de sortie du tunnel est également munie d'une porte 107 qui peut tourner autour de son arête supérieure sur la plaque supérieure 6 de la dernière section du tunnel, et qui est pourvue de faces latérales 108 ayant un bord circulaire pour empêcher l'afflux d'un excès d'air de l'atmosphère extérieure dans le tunnel. La porte peut être suffisamment ouverte pour permettre aux objets de passer au-dessus et elle est maintenue à la hauteur voulue par une barre 109, pouvant être fixée de façon réglable dans un support 110 porté par le socle du dispositif aspirateur L.
Le transporteur G employé dans le présent disposi- tif est de construction légère à claire-voie, de préfé- rence, en un tissu flexible en fil métallique. La quantité de métal relativement faible utilisée pour la construction de ce transporteur, en même temps que sa structure à clai- re-voie, lui assurent une faible capacité calorifique, une grande surface rayonnante en comparaison de sa masse, un rayonnement de chaleur maximum au travers des ouvertu- res du transporteur et une surface de contact minimum, à la tels avec les objets et avec le fond du tunnel.
La flexibilité du transporteur lui permet de porter sur toute sa longueur et toute sa largeur sur le fond plat du tunnel,, sous le poids des objets, ce qui évite des gau- chissements ou autres déformations et constitue une sur-
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face d'appui excellente pour les objets, qui peuvent y être disposés et être transportés sans tomber.
Etant donné que la température du sei du tunnel sur toute sa longueur est sensiblement la même que celle des carneaux de chauffage C et étant donné que les tempé- ratures dans ces carneaux peuvent être contrôlées à vo- lonté par le réglage approprié des registres 56 dans les cheminées 75, la température du brin de la courroie du transporteur sur lequel sont disposés les objets peut ê- tre maintenue sensiblement à la température du tunnel pen- dant qu'il traverse celui-ci,
au lieu de se trouver à une température inférieure à celle du tunnel à l'extrémité d'entrée et à une température supérieure à celle du tun- nel dans la zone de refroidissement comme c'était le cas
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avec les fcurs-tunnels employés jusqu'à présent et dans lesquels on utilisait des transporteurs massifs ayant une capacité calorifique relativement grande.
Le tissu métallique du transporteur G est construit de préférence avec des fils entrecroisés 111 qui forment
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J.:!8oJ.:JibJ.o!JlOnt uno hdilloo, UÜlilIl1U on la voit, plus clo.irnUH.r1l. à la figure 14. Les hélices adjacentes forment un tissu ayant une surface présentant des côtes ou nervures en dia- gonale, ce qui tend à faire glisser le transporteur late- ralement sur les rouleaux ou autres organes qui le' suppor- tent. Pour éviter cet inconvénient, avec un tel transpor- teur, on construit celui-ci par sections alternées 112 et 113 qui sont constituées respectivement par des héli- ces à droite et à gauche (figs, 14 et 15).
De cette façon la tendance que présente une section du transporteur à glisser dans, une direction est compensée par la tendance que présente la section adjacente à glisser dans la direction opposée.,
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Bien que.le transporteur soit représenté comme étant composé d'un tissu de fil métallique formé d'hé- lices entrecroisées, il est évident que les avantages présentés par un transporteur léger flexible et à, claire- voie peuvent être obtenus avec un transporteur d'une construction différente de celle décrite,
De ce qui précède on voit que le tunnel est de construction très robuste et durable et qu'il peut être monté très rapidement et aisément au moyen de plusieurs
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oacti,oein 1,iI(m'):j,n.\)ÜlfJ et J..ntroJ:
wngM!.1/lHJ. un voit t bt.tll)- ment que par la construction et le mode de circulation des gaz chauds et de l'air de refroidissement au travers des différents carneaux à une pression inférieure à la, pression atmosphérique, les effets néfastes de fuites entre ces carneaux et le tunnel sont réduits au minimum.
De plus le fait de supporter le tunnel sur toute sa lon- gueur au moyen de dispositifs anti-friction permet d'é- liminer lesjoints de dilatation entre les différentes sections du tunnel lesquels risqueraient de provoquer des fuites, et permet au tunnel de se dilater en bloc dans le sens de sa longueur.
Au cours d'une opération, les objets à. recuire sont disposés sur le transporteur F et pénètrent dans le tunnel. pendant la première partie de leur parcours dans le tunnel, les objets sont amenés' à une température uniforme et sont maintenus a- cette température un temps suffisant pour que les tensions intérieures disparais- sent; après quoi, les objets sont amenés par le trans- porteur dans un milieu ou la température décroît graduel- lement et, finalement, ils sortent du tunnel à l'extré- mité de sortie à l'état recuit.
Bien que le verre soit
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refroidi pendant ce temps il peut arriver qu'il soit encore trop chaud pour être manie a la main et pour remédier à cet inconvénient, les objets sont transportés sur une petite distance, le long de la table F sur la- quelle ils sont rapidement, refroidis par l'air ambiant. La structure a. claire-voie du transporteur et de la table F permet à la chaleur de se dissiper des objets dans toutes les directions par rayonnement et convection. Dès que les objets atteignent une température à laquelle ils peuvent être manies facilement, ils sont enlevés du'-'transporteur, examines et emballés par les opérateursqui se tiennent de'phaque côté de la table F.
Le transporteur, après avoir passé à l'extrémité de la table F, traverse le mé- canisme d'entraînement H et se dirige vers l'avantpeur retourner au-dessous du tunnel vers l'extrémité avant.
En réglant de façon convenable les différents re- bistres des carneaux supérieurs et inférieurs, la tempé- rature du tunnel peut être réglée de façon convenable pour les différents types d'objets à recuire.
Par exemple sila quantité de chaleur contenue par les objets au moment cù ils sont Introduits dans le tunnel est insuffisante, après avoir été uniformément répartie dans la masse des objets, pour permettre la sup- pression complète des tensions existant dans le verre, il est nécessaire de fournir aux objets à recuire de la chaleur provenant d'une source extérieure.Dans ce cas, la température dans les carneaux 20 est maintenue assez élevée sur une partie de leur longueur peur que la tem- pérature du tunnel sur une distance correspondante soit suffisante pour que le verre soit recuit dans un temps suffisamment court. Les carneaux 20 servent de carneaux de chauffage dans cette portion particulière de leur longueur.
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Lorsque les objets atteignent cette température,
1'opération de refroidissement peut commencer et la vi- tesse de refroidissement, à partir de ce moment, peut être déterminer en réglant, les différents registres. Il peut arriver que, par suite de la nature spéciale des objets
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8,Fecuire, l'opération de refroidissement puisse être ac- célérée et, dans ce cas, les carneaux 20 peuvent être uti- lisés sur tout le restant de leur longueur comme des car-
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nee,ux de refroidissement, en réglant les reÜf3t.rps 4<; c1P façon que la température aans ces carneaux soit inférieu- re à. la température des objets.
Dans d'autres cas les objets ont une température initiale suffisante pour permettre la suppression des ten- sions intérieures, des que la chaleur se sera uniformément distribuée à l'intérieur des objets. Dans ces conditions, il est inutile de fournir aux objets une quantité de
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rn1nl.o'l.1r l.1.éi([jt,j,r]'lnC'.1.J.\"' nt la t,C\ll1r)(..Il"h\tU:r dans 100 car- neaux 20 peut, par conséquent, être maintenue inférieure à celle des cbjets de sorte que ces carneaux peuvent ser- vir de carneaux de refroidissement sur toute leur lon- gueur. Dans ce cas la température dans les carneaux 20, tout en étant inférieure à celle des objets, est mainte- nue suffisamment élevée pour que le refroidissement se fasse à la vitesse voulue.
Les registres 49 des carneaux 20 permettent un contrôle très souple de la température dans ces carneaux, étant donne que le fond du tunnel, ae construction me- tallique, suit de très près les variations de température dans ces carneaux. Par suite, en réglant de façon conve-
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nable les registres 4y dans les carneaux 20, l' l(nJl:\'(1tj! de chaleur entre les objets'et le fond métallique du tun- nel peut également être contrôlé de façon très précise.
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Grâce aux caractéristiques ci-dessus décrites, à bavoir la construction des parois, du tunnel qui assure l'isolement calorifique, le rayonnement et la réflexion de la chaleur, celle du plafond ondule permettant d'obte- nir une bonne isothermie transversale, et celle des carn?aux supérieurs et inférieurs séparés du tunnel par des parois métalliques assurant le contrôle des courants de convection dans le tunnel; la température des objets dans toute une section ou zone transversale du tunnel se trouve à une température assez uniforme pour se rap- procher des conditions idéales.
La température dans n'im- porte quelle section transversale du tunnel est sensible- ment la même, du moins en ce qui concerne les objets à recuire, à la partie supérieure, à la partie inférieure, sur les cotés et dans les ceins de cette section.
Par suite, a mesure que les articles passent dans les znes successives du tunnel, ils suivent la chute progressive de température de ces zones,- et toutes les portions de chacun des. articles passant dans l'une quel- conque de ces zones se mettent sensiblement à la tempé- rature de cette zone, avec une uniformité suffisante pour obtenir pratiquement le recuit.
Grâce à cetappareil et à cette méthode de contrôle de la température, des arti- cles de verrerie de dimension moyenne peuvent être recuits en très peu de temps, nécessitant en certains cas moins d'une heure pour le recuit et le refroidissement total, alors que le temps habituellement nécessité dans les meilleurs fours utilisés industriellement jusqu'à, présent était de deux heures et demie à cinq heures
Les différentes caractéristiques de l'invention ci-dessous décrites, bien que combinées dans un seul appa- reil,peuvent être utilisées séparément ou dans d'autres
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combinaisons et de nombreuses modifications peuvent être apportées l'arrangement et la, construction des diffé- :
Cents éléments et à la méthode de refroidissement des ar- ticles à recuire. Dans certains cas comme par exemple le maniement d'articles de verrerie d'un type toujours le même on pourra se dispenser de certains dispositifs qui sont nécessaires lorsque les articles à recuire sont de types très varies.
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R E V E N D 10 A T 0 N S
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"Method and apparatus for annealing articles of glassware."
The present invention relates to. the practice of annealing glassware and particularly at tunnel kilns through which glass objects move on an endless conveyor while they are subjected to. inside the tunnel at varying temperatures.
In the industrial annealing of glassware, glassware is usually passed, which are arranged in longitudinal rows, side by side on a metal conveyor, through a heated passage. the temperature of the dark red at the entrance, and up to 20 to 25%
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of its length, the temperature gradually decreasing towards the crimp end at.
As the outside temperature approaches, such an apparatus is known as a tunnel oven, or "their tunnel". In the usual practice of annealing in such furnaces the first phase is intended to equalize the temperature in each glass object by heating it to approximately dark red, or at least until making it sufficiently plastic to remove the internal tensions. . The object is then gradually cooled through the tunnel.
In the conventional ovens described above, the carrier can be made up of a series of plates or sheets carried by chains. Whatever the construction of this conveyor, it is bound to be a certain distance from the floor of the tunnel, and the space between the conveyor and the floor forms a flue through which the air passes in one direction. or the other, and in which convection currents circulate constantly.
We never had the idea of controlling or adjusting the air flow existing between the conveyor and the ground and as tunnel kilns are generally horizontal, the longitudinal air flow below the conveyor is subject constant variations during operation due to external circumstances including wind direction.
The horizontal position of the tunnel kiln has the same drawback with regard to the current of air existing in the space above the conveyor, that is to say that one can have at a certain moment a draft at the exit
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of the tunnel, and at another time a backflow which makes it impossible to treat the glass objects uniformly.
We can therefore see that the devices used up to. present necessarily produce uncontrolled air currents at uncontrolled temperatures, which impairs the uniformity of the continuous annealing operation and prevents objects from the same transverse row from being subjected to the conveyor at the same temperature conditions.
Many ovens requiring a large quantity of fuel. In addition, the annealing obtained in them is frequently uncertain and incomplete, not only because of the imperfect control of the initial heating and of the consequent cooling here of the objects, but also because of the considerable differences in temperature existing between the different points of 'the same section or transverse zone of the tunnel.
This produces too great a difference in temperature between the different portions of the same article and the different articles of the same transverse row as the articles advance in the tunnel. Under these conditions, in order to anneal the various articles even under the least favorable temperature conditions, an extremely slow cooling rate had to be employed. Even with this slow cooling rate these heating conditions still tend to make annealing imperfect.
In addition, carriers of the type mentioned were generally of rigid metal construction. Given the large quantity of metal constituting a carrier of this type, its heat capacity is very high.
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and therefore requires not only a large consumption of fuel to heat the conveyor at the entrance of the tunnel to a temperature sufficient so that the objects placed on it do not break, but the conveyor cools so slowly during the cooling period that A large amount of heat is entrained a considerable distance into the tunnel, which greatly affects the temperature control.
The longer a rigid carrier of this type is subjected to. significant deformations as a result of continual changes in temperature, which causes warping of the surface of the conveyor on which the articles are placed, which warpage can be such that it becomes difficult to place the articles upright and that these frequently fall and break during their passage through the tunnel.
If all portions of a glass article are during annealing, brought to a uniform annealing temperature and are held at that temperature long enough to relieve internal stresses, and the subsequent cooling is maintained uniform for all portions of the same article, the latter is cooled and annealed in a perfect way, which is not possible in conventional ovens. This ideal condition for annealing makes it possible to anneal and cool the article in a minimum time, for example, with certain species of objects, in less than an hour, whereas in the old system it took two hours and half past five o'clock. The closer we get to these ideal conditions, the more efficient and perfect the annealing will be.
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The various objects of the present invention are:
1.- Produce a better annealing where jets of glassware, save as much as possible the fuel and the time necessary for the annealing, and more concretely to create in the space through which the objects of glassware move in such a way continuous on a conveyor) conditions which most closely approximate the ideal annealing conditions mentioned above.
2.- Adjust the air currents that exist above and below the conveyor and, as we already have. said, have never been settled.
3.- Control the local convection currents inside the tunnel and use them to produce the desired thermal state for the objects to be annealed and may produce in any article or transverse row of articles a temperature as uniform as possible.
4.- Make a tunnel kiln made up of sections having standard dimensions, which can be placed end to end to obtain any length of the kiln and which are mounted on anti-friction devices, in order to allow the tunnel to expand en bloc in the longitudinal direction, following changes in temperature.
5.- Create a tunnel oven in which the heating and cooling agents circulating in their respective flues adjacent to the tunnel, are set in motion in these flues by suction so as to prevent them from entering the tunnel through slits or cre - vessels which may exist between the flues and the tunnel, these heating and cooling currents risk
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as to deposit products of combustion on the objects to be annealed and to destroy the regularity of the temperature in the tunnel by establishing therein hot or cold points or zones, which are difficult to locate and considerably hamper the regular annealing of the objects.
6.- Make an oven having the above characteristics, equipped with an endless conveyor of low heat capacity, and preferably with a skeleton such as a flexible metallic wire cloth, in order to facilitate the exchange of temperature between the conveyor and the surrounding environment, and also between the articles of this environment so as to reduce, not only the quantity of fuel consumed to bring the conveyor to the desired temperature, but also the difficulties encountered in the regulation temperature throughout the length of the tunnel. Other subjects of the invention relate to various characteristics of the invention which will be listed below.
To achieve the various objects above the oven is provided with a number of lower flues, extending longitudinally below the floor of the tunnel, and a number of upper flues, extending longitudinally to the bottom. above the tunnel, all these flues being provided with openings in communication with the outside atmosphere regulated by registers. and arranged at different points along its length.
The hot gases pass through the lower flues from the inlet end of the tunnel to its outlet end, so that the temperature of the gases and hence the temperature of the floor of the tunnel throughout its length is regulated. volante by adjusting the registers
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in said flues in order to dilute the gas with more or less outside air at determined points.
The cooling air passes through the upper flues in a direction opposite to that of the hot gas stream, and the cooling of the air is also adjusted to control the temperature of the top of the tunnel along its length, by adjusting the registers in these flues to allow air to escape to the outside atmosphere in more or less quantity and at specific points.
By suitably adjusting the registers to. both in the upper and lower flues the temperatures below and above the tunnel can be set independently, so as to control the circulation of local convection currents in the tunnel and also to evenly distribute the temperature transversely at the tunnel.
The glassware moves through the tunnel on an endless conveyor preferably made of a flexible wire fabric, the strand of which carrying the objects to be annealed rests directly on the flat floor of the tunnel. Due to the low weight and the lattice construction of the conveyor, it has only a low heat capacity and is rapidly exposed to the varying temperatures of the media it passes through successively.
The ceiling or upper part of the tunnel is preferably constructed from a number of cast iron parts of substantially equal dimensions, interchangeable, and provided with several longitudinal parallel ribs having a substantially "V" section. these nerves
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The above-mentioned cooling ducts force the cooling air to pass along the tunnel ceiling and at the same time they form a ceiling having a large radiating surface compared to the width of the tunnel.
The angle formed by the sides of the ribs is such that the heat reflected from heavy surfaces disperses transversely, when these surfaces are at a temperature higher than that of the glassware, and the heat radiating transversely of the glassware is found absorbed when these articles are at a temperature higher than that of these surfaces.
In the accompanying drawings:
FIG. 1 is a schematic longitudinal vertical section of an oven according to the invention.
FIG. 2 is a view on a larger scale of the front or inlet end of the oven, partly in longitudinal vertical section and partly in side elevation.
Figure 3 is a similar view of another portion of the tunnel, showing the openings provided with registers which regulate the temperature in the heating and cooling flues, and also the anti-friction support for the tunnel.
Figure 4 is a longitudinal vertical section of another portion of the tunnel, showing in more detail and in section the construction of the tunnel.
Figure 5- 'is a longitudinal vertical section of the rear or exit end of the tunnel, showing the vacuum device and the damper control mechanism for adjusting the currents produced.
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FIG. 6 is a side elevation with partial cutaway of the object exit table and the conveyor control mechanism.
Figure 7 is a horizontal section taken on line 7-7 of Figure 2 and showing the interior construction of the fireplace.
Figure 8 is a vertical transverse section taken on line 8-8 of Figure 2 and showing the transverse arrangement of the tunnel and the hearth
Figure 9 is a vertical cross section
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taken along line y-9 of figure 4, and showing 811 in section the construction of the openings controlled by registers in the heating and cooling flues
FIG. 10 is a view similar to the figure taken along line 10-10 of FIG. 5 and showing the flues which establish the communication between the flues.
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ctta heating 01 has it: J.fH ;, a1tif. vacuum*
Figure 11 is a vertical cross section taken on line 11-11 of Figure 6 and showing the construction of the mechanism for re-tensioning the endless conveyor when it has extended.
Figure 12 is a horizontal partial section
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of one of the joints due to expansion of the exterior wall of the tunnel.
Figure 13 is a partial horizontal sectional view of one of the joints between the adjacent sections constituting the wall, lateral of the tunnel.
Fig. 14 is a partial plan view including the wire cloth conveyor belt and
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Fig. 15 is a schematic view showing a conveyor belt composed of alternately woven sections. right and to. left.'
A furnace according to the present invention thus comprises, as is represented schematically in FIG. 1, a tunnel A, a hearth B disposed above the entrance end of the tunnel; a number of heating flues C in communication with the hearth and which extend longitudinally below the tunnel; a number of cooling ducts D extending longitudinally above the tunnel; a device producing the draft 1 in this case a suction fan:
in communication with the heating and cooling flues; an exit table F arranged at the exit end of the tunnel; an endless conveyor G formed by a flexible fabric of metallic wire, the strand which carries the glassware passing through the tunnel and the exit table and the return strand returning to the entry end, of the tunnel below the oven; a mechanism for controlling the movement of the conveyor H.
The different sections of the tunnel are arranged end to end and rigidly connected together by means of a frame which consists of two longitudinal "U" beams, 1 and transverse "U" beams 2, which are in turn supported. by pedestals or jacks 3. The tunnel is inclined slightly downwards from the hot or inlet end, to the cold or outlet end, to allow air to circulate in the tunnel. - nel in a direction opposite to that of the movement of the articles. this air flow through the tunnel is preferably strictly sufficient to prevent cold air from entering the hot end of the tunnel without necessarily exerting significant cooling of the articles.
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Such cooling by this longitudinal air stream can be employed if it is desired to some extent. provided that the local transverse convection currents sufficiently break this longitudinal current in order to prevent air from forming stepped layers to. different temperatures. In this regard, local convection currents moving transversely to the longitudinal stream will facilitate cooling by the longitudinal stream while tending to produce a uniform temperature in a transverse area of the tunnel.
Each section of the tunnel is preferably cast iron and comprises a bottom 4, sides 5 and a top plate 6. The bottoms 4 of these sections are hollow, being closed by several longitudinal parallel conduits 7, which when the sections are arranged end to. end constitute the heating flues 0.
The length of the conduits 7 is less than that of the sections, so as to. leave between the passages 7 of the orifices 7a, which ensure the balancing of the gas currents in all the burners.
The entry end of the bottom 4 of the first section of the tunnel is rigidly bolted as shown in 8, figure 2, to the rear end of a box 9 which is bolted to, in turn. rigidly at 10 to the "U" beams 1 of the tunnel frame and which constitute the front end of the heating flues C. The front end of the bottom 4 of each of the successive sections of the tunnel is bolted towards the rear end of the bottom of the previous section as indicated in 11 to. figure 2.
The anterior end of each of the funds 4
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is supported by rollers 12 which move on rails 13 mounted on beams 1. The pcst- end
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ri.ware do the. box i ot lou L1X.tl'ullli L8u 1.) c, uurieuroo of each of the funds 4 are provided with seats 14, allowing a telescopic interlocking with flanges 15 at the anterior ends of each of the funds 4, The joints thus formed between the different bottoms are lined with a suitable refractory cement so as to prevent gas leaks, between the heating flues C and the tunnel, and the deposit of carbon, in the hot parts, of which it has been discussed above, and also to prevent air leakage from the outside atmosphere into the heating flues,
which would interfere with the temperature control in these flues.
The 5 sides of the different sections of the oven are
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bolt born at the bottom 4 corresponding as indicated at 16 and their anterior edges are provided with flanges 17 (Figure 13) which cover the posterior edges of the corresponding sides of the previous section.
The upper plates 6 of all sections of the tunnel are supported by the sides 5 and carry a number of longitudinal ribs 18 constituting the ceiling of the furnace and having a radiating surface relatively extended with respect to a. the width at the tunnel.
The angle formed by the faces of these ribs 18 is such that these faces reflect heat downward in a direction inclined to the vertical and absorb heat which radiates from points outside it. vertical thus tending to equalize the temperature transversely in the oven.
For about a third of the length of the oven, starting at the inlet end, the top plates
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rieures 6 have the shape shown in Figure 8 while over the remainder of its length the plates 6 have the shape shown in Figure 9, that is to say they form several parallel longitudinal ducts which, when the plates are arranged end to end, constitute the cooling ducts D.
The oven is heated by a burner 20 which projects a flame through an opening 21 in a combustion chamber 22 of the hearth B (FIG. 7). The flame coming from the burner, when it enters chamber 22, first strikes against a baffle 23, which returns it in the direction indicated by the arrows in FIG. 7. From chamber 22 , the combustion products pass through an opening 24 made towards the front in
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a uur 25 c3t (the 1 ,, in a chamber dc tciûl,.; 0 2cr in which they meet a baffle 27, which returns them to the rear to distribute them laterally throughout the chamber.
The orifice 28 (fig. 8) communicates. the outside atmosphere and room 26 directly with
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(the in o1IjCl, 11P? ¯7 and penetrating harmful ir is diluted to the combustion products when they enter chamber 26. The amount of air passing through orifice 28 can be regulated by a register 29 placed on the side of the fireplace.
The combustion chamber 22 and the mixing chamber 26 are both lined with refractory materials 30 and a layer of insulating bricks. the heat
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ji, Jtlt, u "rutJlJ Ü'UfJ.8 1IJ! \. t10r insulating ot j,> U.LVt: .l.'UÜltll'.13 ji? such as Kieselguhr or other. this set is maintained at the interior of a metal frame 33 which is mounted on pedestals or jacks 34 of -, adjustable height and which constitute the front support of the "U" beams 1.
1
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combustion products pass from the chamber 26 through spaced openings 35, formed in the front wall of the chamber 26 to go into a box 3o used for the balancing of the currents, then move upwards in a box 37, and finally in the box 9 which forms the front end of the heating flues C, tubes 38 allow the admission of air from the external atmosphere into the box 36. These tubes are provided with plugs 39 in which are made air inlet openings, these showers being able to be individually replaced by other plugs having openings; more or less large to vary the quantity of air admitted into the box 36 and to obtain an equal distribution of the currents of gas transversely to the flues.
The openings of these plugs can also be used to examine the state of combustion in the hearth. A register 40 is placed in the box 37 in order to regulate the quantity of gas passing through the hearth B and the burners C .
The hot gases and the cooling air are sucked into their respective ducts C and B at a pressure lower than the atmospheric pressure by a common vacuum device E, comprising a suction fan 41 controlled by a motor and which is mounted above the furnace near the outlet end thereof, This fan communicates with a drum 42, which at. in turn communicates with two vertical flues 43 arranged on each side of the oven.
These flues communicate at their lower end with a transverse flue 44 disposed below the tunnel, of transverse flue, being in communication with each of the heating flues C by means of a flue 45 disposed axially and inclined
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upwards (figure 5). The flue 45 is provided with a register 46 which can be operated in conjunction with the register 40 to allow control of the current in the heating flues, by means of a rod 47 which screws into a flywheel 48.
The drum 42 of the drawing device also communicates with the cooling ducts D at the upper part of the furnace by means of a longitudinal duct 49 disposed above the furnace and communicating at certain points with the furnace. set of cooling chokes D by means of chimneys 50 (figures 3 and 4). These chimneys are provided with registers 51 which can be actuated separately to regulate the quantity of cooling air passing through the cooling tiles and also to adjust the individual currents in each flue.
we see in Figure 1 that the cooling air enters the flue D at the outlet end of the oven and crosses the ducts D in the direct! opposite to, that traversed by the heating gases in the flues C.
A damper 52 is also provided on line 49 as shown in Figure 5 and can be actuated to control the passage of cooling air through the flue by means of a rod 53 which screws into a handwheel 54,
Temperatures in the flues 0 can be controlled by admitting outside air into these flues through a number of stacks 55 arranged at certain points along the length of these flues.
Regis- 'very 56 mounted on these stacks 55 allow to adjust
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the quantity of dilution air admitted into the heating flues and ± to individually adjust the admission of these additional quantities of air, so as to. get
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the ohutu or courbo dos tC3lt'n-rx ;, tülkks C, 3ki, r7 in ooti oor- neaux. The registers 51 and 56 are provided with control levers 57. And 58 respectively, moving past graduated sectors 59 and 60 by which the opening of these registers can be determined with precision.
The rear ends of the heating flues C, are closed as indicated at 60a in Figure 5 and, citing that the flues 43 communicate. with the C flues in front of the last chimney 55 of these flues, the cooling air will pass through the C flues forward for a small distance along the outlet end of the furnace at, where or. cooling of glassware should be activated.
By suitably adjusting the registers 51 and 5b in the chimneys 50 and 55 respectively, it is possible to obtain in the flues C and B the desired temperature curves as well as in the parts of the furnace adjacent to these flues.: In other words , the shape of the temperature curves obtained by plotting the temperatures in
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ordinates and the lengths of the furnace in abci: ses'.à .. both dnrlb .1.4k3 t7'XlklE, lLl, 00 (3llU4l; C: Èï, .4) i t llcLCliJ 7.'tt! The amount of cooling is determined by the number and the. arrangement of registers which are open to the atmosphere and by the degree of openness of these registers.
For example, the greater the amount of dilution air from the atmosphere which can enter the front end, i.e. the hotter end of the heating flues C, and come to cool the gases contained therein, is pe-
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ti te, the greater the distance over which the temperature will be influenced in these flues along the furnace, the greater the quantity of cooling air which can escape at the rear ends, i.e. at the cooled ends cooling ducts D will be less and the greater the distance traveled by the cooling air in these ducts.
It follows that if we regulate the proportion according to which the gases are diluted and cooled in the heating ducts by the outside air, if we regulate the quantity of cooling air which escapes from the cooling ducts D by chimneys 50 and finally. if the exact position of the dampers is determined, not only can the resulting temperature, above and below the tunnel, be set at will, but the points or zones at which the temperature curves show a difference. minimum can be moved along the tunnel.
By, thus heating the floor of the oven can produce convection currents going upwards, and cools, both the top of the oven to produce conention currents going down and independently regulating one of them. the other the degrees of heating and cooling, the convection movement of these currents in the furnace can be regulated at will, which makes it possible to obtain a substantially uniform temperature, at least as far as relates to articles to be annealed, in a vertical direction and in any cross section or cross-section of the tunnel kiln.
The amount of heat radiated from the surface of the furnace and heating rings to the atmosphere is minimized by surrounding the furnace with insulating materials. the
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heat 61, in the form of Kieselguhr or others. This material is contained in an outer covering comprising the following parts: horizontal plates 62 which are supported below the furnace by the beams 1 and 2, angles 63 fixed to the sides of the bases 4 and which overhang the rollers 12 (figure 9); side plates 64 fixed by their inner edge to the angles 63 and spaced from the sides of the tunnel by spacer bolts 65;
and finally horizontal upper plates 66 arranged above the tunnel at a certain distance from it and which are fixed by their outer edges to the side plates 64. Expansion joints are provided between the vertical edges of the side plates 64. , each of these joints comprising a "U" beam 67, and a sleeve 68 fixed to one of the plates 64 on which the adjacent side plate portion can slide (FIG. 12).
The thickness of the insulation 61 may be reduced as one approaches the rear end of the tunnel, as shown in Figure 4, and this insulation may even be removed entirely in the vicinity of the tunnel. exit end of the tunnel, as shown in figure 5.
The output table F consists of a number of parallel longitudinal bars 69 (figs. 6 and 11) supported at their front end by the frame of the oven and at their rear end by the frame 70 of the control mechanism H of the conveyor. . Rollers 71 are suppressed by bars [69 and distributed along them so as to constitute a support for the conveyor which exits the tunnel and carries the articles of glassware re-.
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cooked. Table F is of sufficient length to allow several people to stand side by side on either side of the table to examine the annealed objects and remove them from the conveyor G for packaging.
The conveyor G and the table F are narrow enough to allow easy access from either side of the table to the objects placed in the center of the conveyor.
Conveyor G includes a flexible endless belt and to. skeleton whose strand which carries the objects to be annealed lies flat on the slotted bottom plates 4 which constitute the floor of the tunnel kiln and on the rollers 71 ae the exit table Fe Figure 6 shows more clearly how the conveyor as it advances over the end of the seam table F passes over a roller 72 mounted in bearings of the frame 70 and returns forward passing over a drum 73 mounted on a shaft 74 pivoting in frame 70.
On leaving the drum 73 the conveyor passes around a roller 75 disposed towards the rear and mounted at its ends in bearings 76 sliding in slides 77. ' The drum 73 and the roller 75 are provided with an elastic lining preventing slippage 78 and 79 respectively, of rubber or the like, so as to ensure the traction of the belt by an effective contact. The roller 75 is kept in contact with the belt G by means of screws 80 which are screwed into the slides 77 and which bear against the sliding bearings 76.
The drum 73 and the roller 75 are actuated by a chain wheel 81 controlled in any suitable manner.
The chain wheel 81 is mounted on a shaft 82 on which is wedged a worm 83 meshing with a wheel.
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screw 83a, carried by the shaft 84. A pinion 85 is also wedged on the shaft 84 and meshes with a toothed wheel 86 of a shaft 87. A pinion 88 is also wedged on the shaft 87 and meshes with a toothed wheel 89 carried by the drum 73.-The wheel 89 meshes with a toothed wheel 90 attached to the roller 75 so that the drum and the roller are driven at the same peripheral speed
The conveyor G after having passed around the roller 75 passes forwards under a roller 91 then upwards and backwards on a roller 92.
The roller 92 is mounted idle on an axis 93 provided with toothed wheels 94 at each end and which mesh with racks 94 attached to the beams 69. By rotating the axis 93 by means of the crank 95, the roller 92 can be moved. longitudinally along the table F to tension the conveyor belt.
From the roller 92 the belt passes upwards then forwards on a roller 96 mounted on the beams 69, then forward below the tunnel where it is supported at certain points by rollers 97 mounted on the pedestals 3. At the front or entrance end of the tunnel, the lower run of the conveyor belt is carried by rollers 98 mounted below the hearth B (figure 2.) After leaving these rollers the belt goes up again. parallel to the front end of the fireplace and passes over a roller 99 adjacent to the entrance to the tunnel. From the roller 99 the belt passes over the box 9 under a guard plate 100 and from there into the tunnel kiln.
The entrance end of the tunnel is provided with a door 101 mounted in slides 102 intended to allow vertical movement, the door can be lowered.
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raised or lowered to close the upper part of the tunnel leaving sufficient space to allow objects to pass under it, this movement being obtained by
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mc'y JI) 1 da tlgr'ij lU3 130 viauant nanti Was vol an ta lux deserved on frame 105, When the door was placed at. the desired height, it can be held in position by means of screws 106 passing through the slides 102.
The exit end of the tunnel is also provided with a door 107 which can rotate around its upper edge on the top plate 6 of the last section of the tunnel, and which is provided with side faces 108 having a circular edge to prevent the 'influx of excess air from the outside atmosphere into the tunnel. The door can be opened sufficiently to allow objects to pass over it and it is held at the desired height by a bar 109, which can be fixed in an adjustable manner in a support 110 carried by the base of the vacuum cleaner device L.
The conveyor G employed in the present device is of lightweight lattice construction, preferably of flexible wire fabric. The relatively small quantity of metal used for the construction of this conveyor, together with its clear-way structure, ensure it a low heat capacity, a large radiating surface compared to its mass, a maximum heat radiation at through conveyor openings and a minimum contact surface, both with objects and with the tunnel bottom.
The flexibility of the conveyor allows it to carry over its entire length and width on the flat bottom of the tunnel, under the weight of the objects, which avoids warping or other deformation and constitutes an excess.
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excellent support surface for objects, which can be arranged and transported without falling.
Since the temperature of the tunnel sei over its entire length is substantially the same as that of the heating flues C and given that the temperatures in these flues can be controlled as desired by the appropriate setting of the registers 56 in the stacks 75, the temperature of the strand of the conveyor belt on which the objects are placed can be maintained substantially at the temperature of the tunnel while it passes through the latter,
instead of being at a temperature lower than that of the tunnel at the inlet end and at a temperature higher than that of the tunnel in the cooling zone as was the case
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with the fcurs-tunnels employed until now and in which massive conveyors having a relatively large heat capacity were used.
The metallic fabric of the conveyor G is preferably constructed with interlaced threads 111 which form
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J.:!8oJ.:JibJ.o!JlOnt uno hdilloo, UÜlilIl1U we see it, more clo.irnUH.r1l. in Figure 14. Adjacent helices form a fabric having a surface with diagonal ribs or ribs which tends to slide the conveyor laterally over the rollers or other supporting members. To avoid this drawback, with such a conveyor, the latter is constructed in alternating sections 112 and 113 which are formed respectively by helices on the right and on the left (figs, 14 and 15).
In this way the tendency of a section of the conveyor to slide in one direction is compensated for by the tendency of the adjacent section to slide in the opposite direction.
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Although the conveyor is shown to be composed of a wire fabric formed from interlocking helices, it is evident that the advantages of a flexible, slatted lightweight conveyor can be achieved with a heavy duty conveyor. 'a different construction from that described,
From the above it can be seen that the tunnel is of very robust and durable construction and that it can be mounted very quickly and easily by means of several
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oacti, oein 1, iI (m '): j, n. \) ÜlfJ and J..ntroJ:
wngM! .1 / lHJ. un sees t bt.tll) - ment that by the construction and the mode of circulation of hot gases and cooling air through the various flues at a pressure lower than atmospheric pressure, the harmful effects of leaks between these flues and tunnel are minimized.
In addition, the fact of supporting the tunnel over its entire length by means of anti-friction devices makes it possible to eliminate the expansion joints between the different sections of the tunnel which could cause leaks, and allows the tunnel to expand. as a block in the direction of its length.
During an operation, objects to. annealing are arranged on the conveyor F and enter the tunnel. during the first part of their journey through the tunnel, the objects are brought to a uniform temperature and are held at this temperature for a time sufficient for the internal tensions to disappear; after which, the objects are brought by the carrier into a medium where the temperature gradually decreases and, finally, they exit the tunnel at the exit end in the annealed state.
Although the glass is
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cooled during this time it can happen that it is still too hot to be handled by hand and to remedy this inconvenience, the objects are transported a short distance, along the table F on which they are quickly, cooled by ambient air. The structure a. The skeleton of the carrier and the F table allows heat to dissipate objects in all directions by radiation and convection. As soon as the objects reach a temperature at which they can be easily handled, they are removed from the conveyor, examined and packed by the operators standing on each side of the table F.
The conveyor, after passing the end of the table F, passes through the drive mechanism H and heads towards the front end to return under the tunnel towards the front end.
By suitably adjusting the different upper and lower flue reels, the tunnel temperature can be adjusted suitably for the different types of objects to be annealed.
For example, if the quantity of heat contained by the objects when they are introduced into the tunnel is insufficient, after having been uniformly distributed in the mass of the objects, to allow the complete suppression of the tensions existing in the glass, it is necessary to supply the objects to be annealed with heat from an external source, in which case the temperature in the flues 20 is kept high enough over part of their length lest the temperature of the tunnel over a corresponding distance be sufficient so that the glass is annealed in a sufficiently short time. The flues 20 serve as heating flues in this particular portion of their length.
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When objects reach this temperature,
The cooling operation can begin and the cooling speed from this point on can be determined by adjusting the various registers. It may happen that, owing to the special nature of the objects
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8, Bake, the cooling operation can be accelerated and, in this case, the flues 20 can be used along the remainder of their length as tiles.
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nee, ow of cooling, by adjusting the reÜf3t.rps 4 <; c1P so that the temperature in these flues is lower than. the temperature of the objects.
In other cases the objects have an initial temperature sufficient to allow the suppression of internal tensions, as soon as the heat will have been uniformly distributed inside the objects. Under these conditions, there is no point in providing objects with a quantity of
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rn1nl.o'l.1r l.1.éi ([jt, j, r] 'lnC'.1.J. \ "' nt la t, C \ ll1r) (.. He" h \ tU: r in 100 flues 20 can therefore be kept lower than that of the flues so that these flues can serve as cooling flues over their entire length. In this case the temperature in the flues 20, while being lower than that of the objects, is kept high enough for cooling to occur at the desired rate.
The registers 49 of the flues 20 allow very flexible control of the temperature in these flues, since the bottom of the tunnel, of metal construction, closely follows the temperature variations in these flues. Therefore, by adjusting suitably
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By setting the registers 4y in the flues 20, the 'l (nJl: \' (1tj! of heat between the objects' and the metal bottom of the tunnel can also be controlled very precisely.
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Thanks to the characteristics described above, the construction of the walls, the tunnel which provides heat insulation, the radiation and the reflection of heat, the corrugated ceiling allowing good transverse isothermal energy to be obtained, and the tunnel. upper and lower ducts separated from the tunnel by metal walls ensuring the control of convection currents in the tunnel; the temperature of objects throughout a section or cross-section of the tunnel is at a temperature uniform enough to approximate ideal conditions.
The temperature in any cross section of the tunnel is appreciably the same, at least as regards the objects to be annealed, at the top, at the bottom, on the sides and in the girdles of this. section.
Consequently, as the articles pass through the successive zones of the tunnel, they follow the gradual drop in temperature of these zones, - and all the portions of each of them. Articles passing through any of these zones set to substantially the temperature of that zone with sufficient uniformity to substantially achieve annealing.
With this apparatus and method of temperature control, medium-sized glassware can be annealed in a very short time, in some cases requiring less than an hour for annealing and total cooling, while the time usually required in the best furnaces used industrially so far was two and a half to five hours
The various features of the invention described below, although combined in a single apparatus, can be used separately or in others.
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combinations and many modifications can be made the arrangement and construction of the differences:
Hundred elements and the method of cooling annealing articles. In certain cases, such as for example the handling of glassware of a type which is always the same, it is possible to dispense with certain devices which are necessary when the articles to be annealed are of very varied types.
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